Hodinový signál

většina integrovaných obvodů (ICs) s dostatečnou složitostí používá hodinový signál k synchronizaci různých částí obvodu a cyklování rychlostí pomalejší než nejhorší vnitřní zpoždění šíření. V některých případech je k provedení předvídatelné akce zapotřebí více než jeden hodinový cyklus. Jak se ICs stávají složitějšími, problém dodávání přesných a synchronizovaných hodin do všech obvodů se stává stále obtížnějším. Významným příkladem takových složitých čipů je mikroprocesor, centrální součást moderních počítačů, který se spoléhá na hodiny z krystalového oscilátoru. Jedinou výjimkou jsou asynchronní obvody, jako jsou asynchronní procesory.

taktovací signál může být také řízen, to znamená v kombinaci s řídícím signálem, který zapíná nebo vypíná hodinový signál pro určitou část obvodu. Tato technika se často používá k úspoře energie účinným vypínáním částí digitálního obvodu, když se nepoužívají, ale přichází za cenu zvýšené složitosti analýzy časování.

jednofázové hodinyedit

většina moderních synchronních obvodů používá pouze “ jednofázové hodiny – – jinými slovy, všechny hodinové signály jsou (efektivně) přenášeny na 1 drátu.

dvoufázové hodinyedit

v synchronních obvodech se“ dvoufázové hodiny “ týkají hodinových signálů distribuovaných na 2 vodičích, z nichž každý má nepřekrývající se impulsy. Tradičně se jeden vodič nazývá „fáze 1“ nebo „φ1″, druhý vodič nese signál“ fáze 2 „nebo“ φ2″. Vzhledem k tomu, že obě fáze jsou zaručeny, že se nepřekrývají, lze k ukládání informací o stavu použít spíše uzavřené západky než žabky spouštěné hranou, pokud vstupy do západek v jedné fázi závisí pouze na výstupech ze západek v druhé fázi. Vzhledem k tomu, že vratová západka používá pouze čtyři brány oproti šesti branám pro flip-flop spuštěný hranou, dvoufázové hodiny mohou vést k návrhu s menším celkovým počtem bran, ale obvykle s určitým trestem v obtížnosti a výkonu návrhu.

Mos ICs obvykle používaly duální hodinové signály (dvoufázové hodiny)v 1970ech. Ty byly generovány externě pro mikroprocesory 6800 a 8080. Další generace mikroprocesorů začlenila generování hodin na čipu. 8080 používá hodiny 2 MHz, ale propustnost zpracování je podobná 1 MHz 6800. 8080 vyžaduje více hodinových cyklů k provedení instrukce procesoru. 6800 má minimální taktovací frekvenci 100 kHz a 8080 má minimální taktovací frekvenci 500 kHz. Vyšší rychlostní verze obou mikroprocesorů byly vydány v roce 1976.

6501 vyžaduje externí 2-fázový generátor hodin.Technologie MOS 6502 používá interně stejnou 2-fázovou logiku, ale také obsahuje dvoufázový generátor hodin na čipu, takže potřebuje pouze jednofázový vstup hodin, což zjednodušuje návrh systému.

4-fázový clockEdit

některé rané integrované obvody používají čtyřfázovou logiku, vyžadující vstup čtyřfázových hodin sestávající ze čtyř samostatných, nepřekrývajících se hodinových signálů.To bylo obzvláště běžné u raných mikroprocesorů, jako je National Semiconductor IMP-16, Texas Instruments TMS9900 a čipová sada Western Digital WD16 použitá v DEC LSI-11.

Čtyřfázové hodiny byly jen zřídka použity v novějších procesorech CMOS, jako je Multititanový mikroprocesor DEC WRL. a v technologii Fast14. Většina moderních mikroprocesorů a mikrokontrolérů používá jednofázové hodiny.

hodiny multiplierEdit

Hlavní článek: hodiny multiplier

mnoho moderních mikropočítačů používá „hodiny multiplier“, který násobí nižší frekvenci externí hodiny na příslušnou taktovací frekvenci mikroprocesoru. To umožňuje CPU pracovat na mnohem vyšší frekvenci než zbytek počítače, což poskytuje zvýšení výkonu v situacích, kdy CPU nemusí čekat na externí faktor(jako je paměť nebo vstup/výstup).

Dynamická změna frekvenceedit

drtivá většina digitálních zařízení nevyžaduje hodiny na pevné, konstantní frequency.As pokud jsou dodržovány minimální a maximální doby hodin, může se čas mezi okraji hodin značně lišit od jednoho okraje k druhému a zpět.Taková digitální zařízení pracují stejně dobře s generátorem hodin, který dynamicky mění svou frekvenci,jako je generování hodin s rozprostřeným spektrem, dynamické škálování frekvence atd.Zařízení, která používají statickou logiku, nemají ani maximální dobu hodin (nebo jinými slovy minimální taktovací frekvenci); taková zařízení mohou být zpomalena a pozastavena na neurčito a poté obnovena při plné rychlosti hodin kdykoli později.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.